JP2018162704A - 過給機 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成であり、安定的に運転することが可能な過給機を提供する。【解決手段】過給機は、軸線回りに回転するタービン翼と、供給流路を形成するケーシングと、供給流路上に設けられ、タービン翼に供給される流体の流量を調整する可変ノズル部と、を備え、可変ノズル部は、環状のノズルプレートと、ノズルプレートから突出するとともに、周方向に間隔をあけて配列された複数の第一整流板と、環状であり、ノズルプレートと対向して配置されるノズルリングと、ノズルリングから突出するとともに、周方向に間隔をあけて配列された複数の第二整流板と、ノズルプレートをノズルリングに対して相対回転させ、第一整流板と第二整流板とが重なる領域を変化させる駆動部と、を有し、複数の第一整流板、及び第二整流板は、軸線を中心とする円弧状である。【選択図】図２

Description

本発明は、過給機に関する。

ターボチャージャーを含む過給機の一種として、エンジンの出力変動に応じて過給圧を変化させることが可能な可変容量型ターボチャージャーが知られている。可変容量型ターボチャージャーの一種として、下記特許文献１に示されるように、タービンに流入する排気ガスの量をバルブの開閉によって調整するＷ／Ｇターボ（Ｗａｓｔｅｇａｔｅ ターボ）と呼ばれるものがある。Ｗ／Ｇターボは、可変機構の主要部分が弁状のバルブのみによって構成されることから、構造が簡易であり、低コスト化を図ることができる。一方で、バルブの開度に対する排気ガス流量の変化が複雑であるため、的確な制御が難しい。ターボチャージャーとしては、ＶＧターボ（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｇｅｏｍｅｔｒｙ ターボ）と呼ばれる可変容量型ターボチャージャーも知られている。ＶＧターボは、タービンに流入する排気ガスの量を調整する可変ノズルを有している。可変ノズルは、排気ガスの流路上に配置された複数のノズルベーンを有しており、当該ノズルベーンの開閉によって、タービンに供給される排気ガス流量の調整が行われる。

国際公開第２０１０／０９７９８１号

しかしながら、上記のようなＶＧターボは、複数のノズルベーンを稼働させるために、比較的に複雑な構成が必要となるため、高コスト化につながるおそれがある。また、可動部分が多いため、摩耗や固着等によりメンテナンスや部品交換の頻度が高くなるおそれもある。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、簡易な構成で、安定的に運転することが可能な過給機を提供することを目的とする。

本発明の過給機は、軸線回りに回転するタービン翼と、前記タービン翼を外周側から覆い、かつ外部から供給される流体を前記タービン翼に供給する供給流路を形成するケーシングと、前記供給流路上に設けられ、前記タービン翼に供給される前記流体の流量を調整する可変ノズル部と、を備え、前記可変ノズル部は、前記軸線を中心とする環状のノズルプレートと、前記ノズルプレートから軸線方向一方側に向かって突出するとともに、前記軸線の周方向に間隔をあけて配列された複数の第一整流板と、前記軸線を中心とする環状であり、前記ノズルプレートと前記軸線方向に対向して配置されるノズルリングと、前記ノズルリングから前記軸線方向他方側に向かって突出するとともに、前記軸線の周方向に間隔をあけて配列された複数の第二整流板と、前記ノズルプレートを前記ノズルリングに対して前記軸線回りに相対回転させ、前記第一整流板と前記第二整流板とが重なる領域を変化させる駆動部と、を有し、前記複数の第一整流板、及び前記複数の第二整流板は、前記軸線を中心とする円弧状である。

この構成では、ノズルプレートとノズルリングとを相対回転させることにより、ノズルプレートに設けられた複数の第一整流板と、ノズルリングに設けられた複数の第二整流板との周方向における相対位置が変化する。すなわち、第一整流板と第二整流板との間に周方向に形成される間隙の大きさを変化させることができる。これにより、互いに独立して稼働するノズルベーン等の構成を用いることなく、供給流路に供給される排気ガスの流量を調整することができる。

本発明の過給機では、前記第一整流板、及び前記第二整流板における互いに対向する面は、前記軸線を中心とする円弧状であってもよい。

この構成によれば、ノズルプレート、及びノズルリングを相対回転させることにより、第一整流板、及び第二整流板の相対位置を円滑に変化させることができる。

本発明の過給機では、前記複数の第一整流板、及び前記複数の第二整流板のうち、少なくとも１つは、他の前記第一整流板、及び前記第二整流板と異なる形状を有していてもよい。

この構成によれば、供給流路上における排気ガスの流動特性に応じて、第一整流板、又は第二整流板を通過する排気ガスの流れを最適化することができる。

本発明の過給機では、前記複数の第一整流板、及び前記複数の第二整流板のうち、少なくとも１つには、切欠きが形成されていてもよい。

この構成によれば、切欠きが形成されていることにより、供給流路上における排気ガスの流動特性に応じて、切欠きが形成された第一整流板、又は第二整流板を通過する排気ガスの流れを最適化することができる。

本発明の過給機では、前記複数の第一整流板、及び前記複数の第二整流板のうち、少なくとも１つは、前記軸線方向から見て、周方向一方側から他方側に向かうにしたがって径方向の寸法が次第に減少していてもよい。

この構成によれば、供給流路上における排気ガスの流動特性に応じて、第一整流板、又は第二整流板を通過する排気ガスの流れを最適化することができる。

本発明の過給機では、前記複数の第一整流板、及び前記複数の第二整流板のうち、少なくとも１つは、前記軸線方向から見て、該軸線を中心とする仮想円の接線に対して偏角を有していてもよい。

この構成によれば、供給流路上における排気ガスの流動特性に応じて、第一整流板、又は第二整流板を通過する排気ガスの流れを最適化することができる。

本発明の過給機では、前記複数の第一整流板の径方向外側の面は、周方向一方側から他方側に向かうにしたがって前記軸線を中心とする仮想円に近接するように、径方向外側から内側に向かって湾曲して延びており、前記複数の第二整流板の径方向内側の面は、周方向他方側から一方側に向かうにしたがって前記軸線を中心とする仮想円に近接するように、径方向内側から外側に向かって湾曲して延びていてもよい。

この構成によれば、ノズルリングとノズルプレートとを相対回転させる際に、第一整流板、及び第二整流板の周囲における流体の流れに乱れが生じる可能性を低減することができる。すなわち、可変ノズル部の径方向外側から内側に向かって円滑に流体を導くことができる。

本発明の過給機では、前記ノズルリングは、外周面及び内周面の少なくとも一方に、複数のギア歯が設けられ、前記駆動部は、前記ギア歯と噛み合う駆動ギアを有してもよい。

この構成によれば、駆動ギアを回転させることにより、当該駆動ギアと噛み合う複数のギア歯を介してノズルリングを回転させることができる。すなわち、簡素な構成によって、可変ノズル部を構成することができる。

本発明によれば、簡易な構成で、安定的に運転することが可能な過給機を提供することができる。

図１は、本発明の第一実施形態に係るターボチャージャーの一部の軸線を含む面における断面図である。 図２は、本発明の第一実施形態に係る可変ノズル部の構成を示す斜視図である。 図３は、本発明の第一実施形態に係る可変ノズル部を軸線方向から見た断面図である。 図４は、本発明の第一実施形態に係る可変ノズル部の全閉状態を示す斜視図である。 図５は、本発明の第一実施形態に係る可変ノズル部の全開状態を示す斜視図である。 図６は、本発明の第一実施形態に係る可変ノズル部と駆動部との関係を示す図である。 図７は、本発明の第二実施形態に係る可変ノズル部の構成を示す斜視図である。 図８は、本発明の第三実施形態に係る可変ノズル部を軸線方向から見た断面図である。 図９は、本発明の第四実施形態に係る可変ノズル部を軸線方向から見た断面図である。 図１０は、本発明の第五実施形態に係る可変ノズル部の要部拡大図である。

［第一実施形態］
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明するが、本発明は以下実施形態の構成に限定されない。以下で説明する一部の構成要素を用いない構成を採ることも可能である。本実施形態では、過給機をターボチャージャーとした場合で説明するが、種々の過給機に適用することができる。

図１は、本発明の第一実施形態に係るターボチャージャーの一部の軸線を含む面における断面図である。図２は、本発明の第一実施形態に係る可変ノズル部の構成を示す斜視図である。図３は、本発明の第一実施形態に係る可変ノズル部を軸線方向から見た断面図である。図４は、本発明の第一実施形態に係る可変ノズル部の全閉状態を示す斜視図である。図５は、本発明の第一実施形態に係る可変ノズル部の全開状態を示す斜視図である。図６は、本発明の第一実施形態に係る可変ノズル部と駆動部との関係を示す図である。

図１に示すように、本実施形態に係る過給機としてのターボチャージャー１００は、タービンロータ１と、タービンロータ１を収容するタービンケーシング２（ケーシング）と、タービンロータ１を回転可能に支持する軸受ハウジング３と、タービンケーシング２と軸受ハウジング３との間に設けられた可変ノズル部４と、を備えている。ターボチャージャー１００は、タービンロータ１と同軸に設けられたコンプレッサを有し、タービンロータ１が回転されることで、コンプレッサが回転し、圧縮空気を生成し、排出する。

タービンロータ１は、軸線に沿って延びる柱状のロータ本体１１と、ロータ本体１１の一端側に取り付けられたタービン翼１２と、を有している。タービン翼１２は、３次元曲面に沿って形成された複数の翼体を有している。後述する供給流路Ｆを通じて供給された流体（排気ガス）のエネルギーによって、ロータ本体１１及びタービン翼１２は軸線回りに回転する。

タービンケーシング２は、タービン翼１２を外周側から覆っている。タービンケーシング２は、エンジンから供給される排ガスをタービン翼に供給する供給流路Ｆを形成する。供給流路Ｆは、軸線Ａｃを中心として旋回する渦巻状に形成されている。つまり、供給流路Ｆは、スクロール流路である。不図示のエンジンから供給された排気ガスは、この供給流路Ｆを経た後、後述する可変ノズル部４を通ってタービンロータ１のタービン翼１２に供給される。

可変ノズル部４は、タービンケーシング２と軸受ハウジング３との境界部に設けられたノズルマウント４１によって、タービンケーシング２内に支持固定されている。可変ノズル部４は、環状のノズルプレート４２、及びノズルリング４３と、ノズルプレート４２に設けられた第一整流板５と、ノズルリング４３に設けられた第二整流板６と、駆動部７と、を有する。

ノズルマウント４１は、軸線Ａｃを中心とする円環状である。ノズルマウント４１の内径側には、上記のタービンロータ１が挿通される孔が形成されている。ノズルマウント４１の軸線Ａｃ方向における寸法は、タービンロータ１の軸線Ａｃ方向における寸法よりも小さく設定されている。また、ノズルマウント４１は、軸線Ａｃ方向においてタービン翼１２と重複しない位置に配置されている。ノズルマウント４１の内周面には、アブレイダブルシール等の快削材が取り付けられていてもよい。

ノズルマウント４１の軸線Ａｃ方向一方側（軸受ハウジング３よりもタービンケーシング２側）を向く面には、後述するノズルリング４３を収容するための収容溝４１Ａが形成されている。より具体的には、収容溝４１Ａは、ノズルマウント４１の軸線Ａｃ方向一方側の面から軸線Ａｃ方向他方側に向かって凹没している。軸線Ａｃ方向から見て、収容溝４１Ａはノズルリング４３と同様の円環状をなしている。収容溝４１Ａの軸線Ａｃ方向における寸法（深さ）は、ノズルリング４３の軸線Ａｃ方向における寸法と略同一である。

ノズルプレート４２は、ノズルマウント４１に対して、サポートピン４４を介して取り付けられている。より具体的には、ノズルプレート４２は、ノズルマウント４１の軸線Ａｃ方向一方側に間隔をあけて対向するように配置されている。ノズルプレート４２は、ノズルマウント４１よりも小さな径方向寸法の環状部材である。ノズルプレート４２は、内周面がタービンロータ１のタービン翼１２に対して軸線Ａｃの径方向から対向している。なお、ノズルプレート４２の内周面には、アブレイダブルシール等の快削材が取り付けられていてもよい。

サポートピン４４は、軸線Ａｃ方向に延びる柱状である。サポートピン４４の両端部は、ノズルマウント４１及びノズルプレート４２に設けられた貫通孔に挿通されている。サポートピン４４の両端部は、互いに離間する方向に向かって拡径するテーパ状である。サポートピン４４は、ノズルマウント４１及びノズルプレート４２に形成された上記の貫通孔に対して脱離不能に固定されている。すなわち、ノズルマウント４１及びノズルプレート４２の双方に引っ張り応力が生じた場合であっても、両者の結合が解除される可能性が低減される。

ノズルプレート４２は、図２及び図３に示すように、軸線Ａｃ方向他方側の面に複数の第一整流板５が設けられている。本実施形態では、６個の第一整流板５が軸線Ａｃの周方向に等間隔をあけて設けられている。各第一整流板５は、ノズルプレート４２の軸線Ａｃ方向他方側の面から、軸線Ａｃ方向他方側に向かって突出する板状である。さらに、各第一整流板５は、軸線Ａｃを中心とする仮想円の円周に沿って湾曲する円弧状をなしている。なお、本実施形態では、いずれの第一整流板５も同一の径方向寸法（厚さ寸法）、及び周方向寸法を有している。

ノズルリング４３は、上述したノズルマウント４１の収容溝４１Ａに収容される円環状の部材である。ノズルリング４３の軸線Ａｃ方向における寸法は、ノズルプレート４２の軸線Ａｃ方向における寸法よりも小さく設定されている。図６に示すように、ノズルリング４３の外周面の一部の領域には、複数のギア歯Ｇが形成されている。これらギア歯Ｇは、後述する駆動部７の駆動ギア７１と噛み合う。

ノズルリング４３は、軸線Ａｃ方向一方側を向く面に複数の第二整流板６が取り付けられている。図２及び図３に示すように本実施形態では、第一整流板５と同じく６個の第二整流板６が軸線Ａｃの周方向に等間隔をあけて設けられている。各第二整流板６は、ノズルリング４３の軸線Ａｃ方向一方側の面から、軸線Ａｃ方向一方側に向かって突出する板状である。さらに、各第二整流板６は、軸線Ａｃを中心とする仮想円の円周に沿って湾曲する円弧状をなしている。なお、本実施形態では、いずれの第二整流板６も同一の径方向寸法（厚さ寸法）、及び周方向寸法である。第二整流板６は、内周面が、第一整流板５の外周面と略同一の径方向位置に位置している。第二整流板６は、内周面が第一整流板５の外周面と対面している。第一整流板５、及び第二整流板６における互いに対向する面は、いずれも軸線Ａｃを中心とする円弧状である。第一整流板５の外周面と第二整流板６の内周面との間には、両者が軸線Ａｃ回りに相対変位可能な程度のごくわずかな隙間が形成されている。この隙間の大きさは、例えば０．５ｍｍである。なお、可変ノズル部４は、第一整流板５の内周面が、第二整流板６の外周面と対面する配置としてもよい。

図４及び図５に示すように、ノズルリング４３は、駆動部７によって駆動されることで、ノズルプレート４２に対して相対回転可能とされている。図４は、可変ノズル部４が全閉状態にある場合を示している。この状態では、複数の第一整流板５と複数の第二整流板６との周方向における位置が互いに異なっている。すなわち、この状態では、第一整流板５と第二整流板６とが軸線Ａｃの径方向において互いに重複していない。これにより、複数の第一整流板５と複数の第二整流板６とが、軸線Ａｃを中心とする円筒状の壁面を形成するため、可変ノズル部４の径方向において、排気ガスの流通が生じない。

一方で、図５は、可変ノズル部４が全開状態にある場合を示している。この状態では、複数の第一整流板５と複数の第二整流板６との周方向における位置が互いに同一となっている。すなわち、この状態では、第一整流板５と第二整流板６とが軸線Ａｃの径方向において互いに重複している。これにより、各第一整流板５と各第二整流板６との間に周方向に広がる複数の間隙が形成されるため、可変ノズル部４の径方向において、排気ガスの流通が生じる。可変ノズル部４は、後述する駆動部７を駆動させることにより、全閉状態と全開状態との間で連続的にその開閉状態を変化させ、供給流路Ｆに供給される排気ガスの流量を調整することが可能である。

駆動部７は、ノズルリング４３を回転させ、第一整流板５と第二整流板６とが重なる領域を変化させる。つまり、駆動部７は、第一整流板５と第二整流板６との間の隙間の量を変化させる。駆動部７は、図６に示すように、１つの駆動ギア７１と、駆動ギア７１を支持するシャフト７２と、駆動ギア７１及びシャフト７２をその中心軸回りに回動させる駆動部本体７３（図１参照）と、を有する。駆動ギア７１は、ノズルマウント４１における収容溝４１Ａの近傍に形成されたざぐり穴４１Ｂの内部に収容されている。ざぐり穴４１Ｂは、ノズルマウント４１の表面から軸線Ａｃ方向他方側に向かって凹没する円形の孔である。ざぐり穴４１Ｂの開口径は、駆動ギア７１の外径よりもわずかに大きく設定されていることが望ましい。また、駆動ギア７１は、ざぐり穴４１Ｂの深さよりも小さな厚さ寸法（軸線方向寸法）を有していることが望ましい。これにより、駆動ギア７１が、供給流路Ｆ中を流通する排気ガスの流れを乱す可能性を低減することができる。

ざぐり穴４１Ｂには、シャフト７２を挿通させるための貫通孔が形成されている。駆動部本体７３としては、例えば電動モータ（サーボモータ、ステッピングモータ）等が好適に用いられる。駆動部本体７３を駆動させることにより、駆動ギア７１が回動する。駆動ギア７１とノズルリング４３の外周面に形成されたギア歯Ｇとの噛み合いによって、当該ノズルリング４３は軸線Ａｃ回りに回動する。これにより、上述したように、可変ノズル部４は全開状態と全閉状態との間で連続的に遷移する。なお、本実施形態では、ギア歯Ｇを、ノズルリング４３の外周面に設けたが、ノズルリング４３の内周面に設けてもよい。この場合、ざぐり穴４１Ｂは、中心が、ノズルリング４３の内周面よりも軸線Ａｃに近い位置に形成される。なお、ギア歯Ｇとシャフト７２との間に配置する駆動ギア７１は、１枚に限定されず、複数枚が互いに噛み合った構造でもよい。

本実施形態に係るターボチャージャー１００の動作の一例について説明する。ターボチャージャー１００は、エンジンから供給された高温高圧の排気ガスが供給流路Ｆ内に取り込まれる。供給流路Ｆ内に取り込まれた排気ガスは、可変ノズル部４を介して、タービンロータ１のタービン翼１２に衝突する。排気ガスがタービン翼１２に衝突することで、当該タービン翼１２に回転エネルギーが与えられる。ターボチャージャー１００は、タービン翼１２（タービンロータ１）の回転に伴って、当該タービンロータ１と同軸に接続されたコンプレッサが回転し、高圧の圧縮空気が生成する。ターボチャージャー１００は、圧縮空気をエンジンに供給する（過給する）。これにより、ターボチャーター１００が備えられたエンジンは、排気の力で圧縮給気を吸気することができ、出力を向上させることができる。

ここで、ターボチャージャー１００は、エンジンの出力変動に応じて過給圧を変化させる場合がある。より具体的には、エンジンが低回転の状態では、過給効率を上げることが望ましい。反対に、エンジンが高回転の状態では、過給効率を下げることが望ましい。このような動作を実現するために、本実施形態に係るターボチャージャー１００には、上述の可変ノズル部４が設けられている。

ターボチャージャー１００は、過給効率を上げる場合、可変ノズル部４は上述の全閉状態から全開状態に向かって調整される。具体的には、駆動部７を駆動することによって、ノズルリング４３をノズルプレート４２に対して相対回転させ、可変ノズル部４を全開状態に近づける。これにより、各第一整流板５と各第二整流板６との間に周方向に広がる複数の間隙が形成されるため、可変ノズル部４の径方向において、排気ガスの流通が生じる。すなわち、過給効率を上げることができる。

一方で、過給効率を下げる場合には、可変ノズル部４は上述の全開状態から全閉状態に向かって調整される。具体的には、駆動部７を過給効率を上げる場合とは反対の方向に回転駆動することによって、ノズルリング４３をノズルプレート４２に対して相対回転させ、可変ノズル部４を全閉状態に近づける。これにより、複数の第一整流板５と複数の第二整流板６とが、軸線Ａｃを中心とする円筒状の壁面を形成するため、可変ノズル部４の径方向において、排気ガスの流通が生じない。すなわち、過給効率を下げることができる。

以上、説明したように、本実施形態に係るターボチャージャー１００では、ノズルプレート４２とノズルリング４３とを相対回転させることにより、ノズルプレート４２に設けられた複数の第一整流板５と、ノズルリング４３に設けられた複数の第二整流板６との周方向における相対位置が変化する。すなわち、第一整流板５と第二整流板６との間に周方向に形成される間隙の大きさを変化させることができる。これにより、互いに独立して稼働するノズルベーン等の構成を用いることなく、供給流路Ｆに供給される排気ガスの流量を連続的に調整することができる。すなわち、可変ノズル部４の構成を簡素化することができる。また、複数のノズルベーン等を用いた構成に比べて可動部を少なくすることができることから、これら可動部が固着・摩耗等することに起因する故障の可能性を低減することができる。

さらに、上記の構成では、第一整流板５、及び第二整流板６における互いに対向する面は、軸線Ａｃを中心とする円弧状に形成されている。この構成によれば、ノズルプレート４２、及びノズルリング４３を相対回転させることにより、第一整流板５、及び第二整流板６の相対位置を円滑に変化させることができる。したがって、ターボチャージャー１００を安定的に運転することができる。

また、上記の構成によれば、可変ノズル部４に圧縮応力が生じる可能性を低減することができるため、サポートピン４４の形状を従来よりも単純化して、上記のような柱状とすることができる。すなわち、サポートピン４４は、引っ張り応力のみに対抗することができる形状であればよい。これにより、サポートピン４４の製作にかかるコストを低減することができるとともに、工期の短縮を図ることができる。

本発明の第一実施形態について、図面を参照して説明した。なお、上記の構成は一例であって、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更を施すことが可能である。

［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態について、図７を参照して説明する。図７は、本発明の第二実施形態に係る可変ノズル部の構成を示す斜視図である。なお、上記第一実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図７に示すように、本実施形態では、ノズルリング４３に設ける第二整流板６のうち１つの第二整流板６（変形整流板６１）の形状が、第一実施形態の第二整流板６の形状と異なっている。より具体的には、１つの変形整流板６１に切欠きＲが形成されている。切欠きＲの端縁は、軸線Ａｃ方向に対して所定の角度だけ傾斜している。

この構成によれば、切欠きＲが形成されていることにより、供給流路Ｆ上における排気ガスの流動特性に応じて、切欠きＲが形成された変形整流板６１の近傍を通過する排気ガスの流れを最適化することができる。したがって、ターボチャージャー１００をより安定的に運転することができる。なお、切欠きＲの正確な形状は、設計に先立って予め行われる排気ガス流れの数値解析等に基づいて適宜に決定されることが望ましい。

本発明の第二実施形態について、図面を参照して説明した。なお、上記の構成は一例であって、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更を施すことが可能である。例えば、本実施形態では、第二整流板６の１つが変形整流板６１である例について説明したが、ノズルリング４３に設ける複数の第二整流板６を変形整流板６１としてもよく、全ての第二整流板６を変形整流板としてもよい。また、ノズルプレート４２に設ける第一整流板５の少なくとも１つを変形整流板としてもよい。このような構成によれば、排気ガスの流れをより適正化することができる。

［第三実施形態］
次に、本発明の第三実施形態について、図８を参照して説明する。図８は、本発明の第三実施形態に係る可変ノズル部を軸線方向から見た断面図である。なお、上記各実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図８に示すように、本実施形態では、ノズルプレート４２に配置する第一整流板５の１つの第一整流板５（変形整流板５１）の形状が、第一実施形態の第一整流板５の形状と異なっている。より具体的には、１つの変形整流板５１は、周方向一方側から他方側に向かうにしたがって、径方向の寸法が次第に減少している。より具体的には、変形整流板５１の径方向両側を向く各面のうち、径方向外側を向く面（外周面）の形状が、径方向内側を向く面（内周面）の円弧形状と異なっている。変形整流板５１は、内周面が軸線Ａｃを中心とする円弧状である一方で、外周面が軸線Ａｃとは異なる他の点を中心とする円弧状である。これにより、この変形整流板５１は、軸線Ａｃ方向から見て略くさび形状となる。

この構成によれば、変形整流板５１が設けられていることにより、供給流路Ｆ上における排気ガスの流動特性に応じて、変形整流板５１の近傍を通過する排気ガスの流れを最適化することができる。したがって、ターボチャージャー１００をより安定的に運転することができる。なお、変形整流板５１の正確な形状は、設計に先立って予め行われる排気ガス流れの数値解析等に基づいて適宜に決定されることが望ましい。

本発明の第三実施形態について、図面を参照して説明した。なお、上記の構成は一例であって、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更を施すことが可能である。

例えば、本実施形態では、第一整流板５の１つが変形整流板５１である例について説明したが、これに限定されず、第一整流板５の複数を変形整流板５１としてもよい。また、２つ以上の第一整流板５、及び２つ以上の第二整流板６を変形整流板５１と同様の形状としてもよい。このような構成によれば、排気ガスの流れをより適正化することができる。

［第四実施形態］
次に、本発明の第四実施形態について、図９を参照して説明する。図９は、本発明の第四実施形態に係る可変ノズル部を軸線方向から見た断面図である。なお、上記各実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図９に示すように、本実施形態では、ノズルプレート４２に設ける第一整流板５のうちの１つの第一整流板（偏角整流板５２）５の姿勢が、第一実施形態の第一整流板５の姿勢と異なっている。より具体的には、１つの偏角整流板５２は、軸線Ａｃを中心とする仮想円Ｖの接線Ｌに対して所定の偏角を有している。言い換えると、この偏角整流板５２は、周方向一方側から他方側に向かうにしたがって径方向内側から外側に向かう方向に延びている。なお、偏角整流板５２の形状自体は他の第一整流板５と同様である。すなわち、偏角整流板５２は、軸線Ａｃを中心とする円弧形状の第一整流板５を、上記の偏角分だけ傾けた状態となっている。

この構成によれば、偏角整流板５２が設けられていることにより、供給流路Ｆ上における排気ガスの流動特性に応じて、偏角整流板５２の近傍を通過する排気ガスの流れを最適化することができる。したがって、ターボチャージャー１００をより安定的に運転することができる。なお、偏角の正確な大きさは、設計に先立って予め行われる排気ガス流れの数値解析等に基づいて適宜に決定されることが望ましい。

本発明の第四実施形態について、図面を参照して説明した。なお、上記の構成は一例であって、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更を施すことが可能である。例えば、本実施形態では、第一整流板５の１つが偏角整流板５２である例について説明したが、これに限定されず、複数の第一整流板５を偏角整流板５２としてもよい。また、可変ノズル部４は、２つ以上の第一整流板５及び２つ以上の第二整流板６の少なくとも一方を偏角整流板５２と同様の形状としてもよい。このような構成によれば、排気ガスの流れをより適正化することができる。

［第五実施形態］
次に、本発明の第五実施形態について、図１０を参照して説明する。図１０は、本発明の第五実施形態に係る可変ノズル部の要部拡大図である。なお、上記各実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図１０に示すように、本実施形態では、第一整流板５４、及び第二整流板６４の形状が他の実施形態と異なっている。本実施形態では、第一整流板５４の径方向外側の面（外周面５４Ｂ）、及び第二整流板６４の径方向内側の面（内周面６４Ａ）が、軸線Ａｃを中心とする仮想円Ｖに次第に近接するように湾曲している。より具体的には、第一整流板５４の内周面５４Ａは、周方向一方側から他方側に向かうにしたがって仮想円Ｖに近接するように、径方向外側から内側に向かって湾曲して延びている。第二整流板６４の外周面６４Ｂは、周方向他方側から一方側に向かうにしたがって仮想円Ｖに近接するように、径方向内側から外側に向かって湾曲して延びている。さらに言い換えれば、第一整流板５４の外周面５４Ｂ、及び第二整流板６４の内周面６４Ａは、軸線Ａｃとは異なる位置に中心を有する円弧状を呈している。これにより、第一整流板５４、及び第二整流板６４は、軸線Ａｃ方向から見て略くさび形状となっている。

一方で、第一整流板５４の外周面５４Ｂは、第二整流板６４の内周面６４Ｂと略同一の径方向位置に位置している。言い換えると、第一整流板５４、及び第二整流板６４における互いに対向する面は、軸線を中心とする円弧状である。第一整流板５４の外周面５４Ｂと第二整流板６４の内周面６４Ｂとの間には、両者が軸線Ａｃ回りに相対変位可能な程度のごくわずかな隙間が形成されている。この隙間の大きさは、０．５ｍｍ程度である。

この構成によれば、第一整流板５４の外周面５４Ｂと第二整流板６４の外周面６４Ｂとの間に生じる径方向の段差を小さくすることができる。すなわち、第一整流板５４の外周面５４Ｂと第二整流板６４の外周面６４Ｂとをおおむね滑らかに連続させることができる。これにより、ノズルプレート４２とノズルリング４３とを相対回転させる際、特に、これらが全閉状態と全開状態との間の中途位置にある場合に、第一整流板５４、及び第二整流板６４の周囲における流体の流れに乱れが生じる可能性を低減することができる。すなわち、可変ノズル部４の径方向外側から内側に向かって円滑に流体を導くことができる。したがって、ターボチャージャー１００をより安定的に運転することができる。

なお、上記の構成は一例であって、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更を施すことが可能である。可変ノズル部４は、種々のターボチャージャー以外の過給機にも用いることができる。

１ タービンロータ
２ タービンケーシング
３ 軸受ハウジング
４ 可変ノズル部
５、５４ 第一整流板
６、６４ 第二整流板
７ 駆動部
１１ ロータ本体
１２ タービン翼
４１ ノズルマウント
４１Ａ 収容溝
４１Ｂ ざぐり穴
４２ ノズルプレート
４３ ノズルリング
４４ サポートピン
５１、６１ 変形整流板
６３ 偏角整流板
７１ 駆動ギア
７２ シャフト
７３ 駆動部本体
１００ ターボチャージャー
Ａｃ 軸線
Ｆ 供給流路
Ｖ 仮想円
Ｌ 接線
Ｒ 切欠き

Claims (8)

1. 軸線回りに回転するタービン翼と、
   前記タービン翼を外周側から覆い、かつ外部から供給される流体を前記タービン翼に供給する供給流路を形成するケーシングと、
   前記供給流路上に設けられ、前記タービン翼に供給される前記流体の流量を調整する可変ノズル部と、
   を備え、
   前記可変ノズル部は、
   前記軸線を中心とする環状のノズルプレートと、
   前記ノズルプレートから軸線方向一方側に向かって突出するとともに、前記軸線の周方向に間隔をあけて配列された複数の第一整流板と、
   前記軸線を中心とする環状であり、前記ノズルプレートと前記軸線方向に対向して配置されるノズルリングと、
   前記ノズルリングから前記軸線方向他方側に向かって突出するとともに、前記軸線の周方向に間隔をあけて配列された複数の第二整流板と、
   前記ノズルプレートを前記ノズルリングに対して前記軸線回りに相対回転させ、前記第一整流板と前記第二整流板とが重なる領域を変化させる駆動部と、
   を有し、
   前記複数の第一整流板、及び前記複数の第二整流板は、前記軸線を中心とする円弧状である過給機。
2. 前記第一整流板、及び前記第二整流板における互いに対向する面は、前記軸線を中心とする円弧状である請求項１に記載の過給機。
3. 前記複数の第一整流板、及び前記複数の第二整流板のうち、少なくとも１つは、他の前記第一整流板、及び前記第二整流板と異なる形状を有している請求項１又は２に記載の過給機。
4. 前記複数の第一整流板、及び前記複数の第二整流板のうち、少なくとも１つには、切欠きが形成されている請求項１から３のいずれか一項に記載の過給機。
5. 前記複数の第一整流板、及び前記複数の第二整流板のうち、少なくとも１つは、前記軸線方向から見て、周方向一方側から他方側に向かうにしたがって径方向の寸法が次第に減少している請求項１から４のいずれか一項に記載の過給機。
6. 前記複数の第一整流板、及び前記複数の第二整流板のうち、少なくとも１つは、前記軸線方向から見て、該軸線を中心とする仮想円の接線に対して偏角を有している請求項１から５のいずれか一項に記載の過給機。
7. 前記複数の第一整流板の径方向外側の面は、周方向一方側から他方側に向かうにしたがって前記軸線を中心とする仮想円に近接するように、径方向外側から内側に向かって湾曲して延びており、
   前記複数の第二整流板の径方向内側の面は、周方向他方側から一方側に向かうにしたがって前記軸線を中心とする仮想円に近接するように、径方向内側から外側に向かって湾曲して延びている請求項１から６のいずれか一項に記載の過給機。
8. 前記ノズルリングは、外周面及び内周面の少なくとも一方に、複数のギア歯が設けられ、
   前記駆動部は、前記ギア歯と噛み合う駆動ギアを有する請求項１から７のいずれか一項に記載の過給機。

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